Lebih cepat dari tornado, lebih cepat dari badai raksasa yang berputar-putar di Jupiter - itu adalah pusaran tercepat di dunia, yang para ilmuwan telah ciptakan dalam sup purba dari partikel-partikel lengket yang dimaksudkan untuk menciptakan kembali Big Bang.
Sup partikel yang berputar-putar berputar dengan kecepatan gertakan - berkali-kali lebih cepat dari pesaing terdekat.
Namun, jangan berharap cairan yang berputar cepat ini berubah menjadi kepala dalam waktu dekat, karena vortisitas terjadi dalam suatu bahan yang disebut plasma quark-gluon yang sangat kecil sehingga tanda-tanda pusaran ini hanya dapat dideteksi oleh partikel-partikel yang dihasilkannya.
"Kita tidak dapat melihat plasma quark-gluon; itu pada skala inti atom," kata Michael Lisa, seorang fisikawan di The Ohio State University yang bekerja pada kolaborasi Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), yang menghasilkan hasil baru.
Sup panas
Tepat setelah Big Bang, rebusan primordial panas dari partikel-partikel elementer yang disebut quark dan gluon merasuki dunia bayi. Partikel-partikel elementer ini adalah blok bangunan partikel yang lebih dikenal seperti proton dan neutron. Plasma quark-gluon ini memiliki beberapa sifat unik. Pertama, dengan kecepatan 7 triliun hingga 10 triliun derajat Fahrenheit (3,9 triliun hingga 5,6 triliun derajat Celsius), itu adalah cairan yang dikenal paling panas. Ini juga merupakan cairan terpadat dan "hampir sempurna" karena hampir tidak mengalami gesekan, artinya mengalir sangat mudah.
Untuk memahami dengan tepat apa yang terjadi pada saat-saat setelah Big Bang, para ilmuwan telah menciptakan kembali sup partikel primordial ini dalam sebuah pukulan atom di RHIC, di Brookhaven National Laboratory di Upton, New York. RHIC menghancurkan inti atom emas bersama-sama pada kecepatan cahaya dan kemudian menggunakan detektor ultrasensitif untuk mengukur partikel yang terbang dari tumbukan.
Cairan yang berputar
Dalam studi baru, tim menganalisis vortisitas plasma quark-gluon - pada dasarnya ukuran momentum sudutnya atau, dalam istilah sehari-hari, seberapa cepat ia berputar.
Tentu saja, mereka memiliki hambatan yang unik: RHIC hanya dapat menghasilkan jumlah materi yang sangat kecil, dan itu hidup sangat cepat, atau sekitar 10 ^ minus 23 detik. Jadi tidak ada cara untuk benar-benar "mengamati" cairan ini dalam pengertian tradisional.
Sebagai gantinya, para ilmuwan mencari tanda-tanda putarannya, berdasarkan pada partikel yang dipancarkan dari sup, kata Lisa kepada Live Science. Rata-rata, partikel dalam fluida berputar harus memiliki putaran yang kira-kira sejajar dengan momentum sudut fluida. Dengan mengukur seberapa banyak partikel yang keluar dari sup yang berputar ini dibelokkan dari jalur yang diharapkan, tim dapat menghitung perkiraan kasar untuk vortisitas fluida - yang secara kasar mengukur gerakan pemintalan lokal. Secara khusus, partikel yang dikenal sebagai lambda baryon cenderung membusuk lebih lambat daripada partikel lain, seperti proton dan neutron, yang berarti detektor RHIC bisa lebih mudah melacak jalur mereka sebelum menghilang.
Ternyata, vortisitas dalam plasma quark-gluon membuat gerakan berputar di dalam tornado tampak seperti hari yang tenang di taman. Vortisitas adalah yang tercepat yang pernah tercatat - jauh lebih cepat daripada di Great Red Spot Jupiter, badai gas yang berputar-putar. Ini juga lebih cepat dari pemegang rekor sebelumnya, jenis helium nanodroplet yang sangat dingin, para peneliti melaporkan 2 Agustus di jurnal Nature.
Memahami struktur aliran fluida dalam plasma dapat mengungkapkan wawasan tentang kekuatan nuklir yang kuat, yang mengikat atom bersama, kata para peneliti. Beberapa teori partikel yang bersaing membuat prediksi tentang vortisitas yang akhirnya dapat dibandingkan dengan hasil eksperimen ini. Namun, para ilmuwan masih tahu terlalu sedikit tentang sifat plasma yang berputar-putar untuk membuat kesimpulan yang pasti.
"Masih terlalu dini untuk mengatakan apakah itu mengajarkan kita sesuatu yang mendasar," kata Lisa.
